《用電負(fù)荷計(jì)算》PPT課件.ppt

1,第三章 負(fù)荷計(jì)算,2,第一節(jié) 負(fù)荷計(jì)算的方法,一、需要系數(shù)法,（一）需要系數(shù)Kd的確定,將計(jì)算負(fù)荷與電氣設(shè)備總?cè)萘康年P(guān)系表達(dá)如下：,工程實(shí)際中，是根據(jù)已運(yùn)行的實(shí)際系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到需要系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值。 需要系數(shù)是以電氣設(shè)備的性質(zhì)為分類原則得到的，因此使用時(shí)應(yīng)首先對(duì)所要計(jì)算的設(shè)備進(jìn)行歸類。 需要系數(shù)常常是一個(gè)范圍，根據(jù)實(shí)際設(shè)備的數(shù)量決定取值的大小，設(shè)備數(shù)量越多，需要系數(shù)取值應(yīng)越小，反之則大。,3,（二）負(fù)荷計(jì)算的需要系數(shù)法,1.單組設(shè)備計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺(tái)數(shù)3臺(tái)時(shí)，計(jì)算負(fù)荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)，即：,式中 -總設(shè)備功率，單位為kW,Kd 需要系數(shù) Pc 計(jì)算有功功率，單位為kW Qc 計(jì)算無(wú)功功率，單位為kvar,當(dāng)每組中設(shè)備臺(tái)數(shù)3臺(tái)時(shí)，考慮其同時(shí)使用率非常高，將需要系數(shù)Kc取為1，其余計(jì)算與上述公式相同。,Sc 計(jì)算視在功率，單位為kVA Tg 電氣設(shè)備功率因數(shù)角的正切值 Uc 電氣設(shè)備額定電壓，單位為kW Ic 計(jì)算電流，單位為A,4,2.多組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個(gè)性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時(shí)，先將每一組都按上述步驟計(jì)算后，再考慮各個(gè)設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，因此計(jì)算負(fù)荷為：,式中： 有功功率同時(shí)系數(shù)。對(duì)于配電干線所共范圍的計(jì)算負(fù)荷， K取值范 圍一般在0.8.0.9；對(duì)于變電站總計(jì)算負(fù)荷，K取值范圍一般 在0.851。,無(wú)功功率同時(shí)系數(shù)。對(duì)于配電干線計(jì)算負(fù)荷，K取值范圍一般在0.93.0.97；對(duì)于變電站總計(jì)算負(fù)荷，K取值范圍一般在0.951。,5,二、二項(xiàng)式法 三、利用系數(shù)法 四、利用各種用電指標(biāo)的負(fù)荷計(jì)算法 當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)及容量尚未確定，但須作出初步的負(fù)荷計(jì)算時(shí)。如：供配電系統(tǒng)處于規(guī)劃階段時(shí)； 處于初步設(shè)計(jì)階段時(shí)，部分主要的、大容量用電設(shè)備已經(jīng)清楚，但某些分散的、小容量的用電設(shè)備（如：照明設(shè)備）并未確定； 這時(shí)，均需借助用電指標(biāo)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。,式中 Pc 計(jì)算負(fù)荷，單位為kW A 計(jì)算范圍的使用面積，單位為 負(fù)荷密度指標(biāo), 單位為kW/ ,1負(fù)荷密度法 負(fù)荷密度法的計(jì)算公式如下：,6,2單位指標(biāo)法 單位指標(biāo)法的計(jì)算公式如下： Pc=N 式中：?jiǎn)挝挥秒娭笜?biāo)，單位kW/人、kW/床等 N供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù)，人或床數(shù),3住宅用電指標(biāo) 住宅用電指標(biāo)法的計(jì)算公式如下： 式中： -住宅用用電指標(biāo)，單位kW/戶 -住宅用用同時(shí)系數(shù) N-供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù) 相當(dāng)于一戶住宅的計(jì)算負(fù)荷。,7,（1）指標(biāo)法中除了住宅用電量指標(biāo)法外的其他方法一般只用作供配電系統(tǒng)的前期負(fù)荷估算。 （2）需要系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)單，是最為常用的一種計(jì)算方法。 適合用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況。 （3）二項(xiàng)式法考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)就是大容量設(shè)備的作用，因此，當(dāng)用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，使用二項(xiàng)式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 （4）利用系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果相對(duì)繁瑣，但使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)也不應(yīng)成為問(wèn)題。 （5）目前民用建筑用電負(fù)荷的二項(xiàng)式系數(shù)和利用系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值 尚不完善，這兩種方法主要用于工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷計(jì)算。,五、各種負(fù)荷計(jì)算法的特點(diǎn)及適用范圍,8,第二節(jié) 實(shí)際工程中如何進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算,一、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容：,1、設(shè)備容量：也稱裝機(jī)容量。是設(shè)備名牌上的額定容量或額定功率。 2、計(jì)算容量：也稱計(jì)算負(fù)荷。是選擇變壓器、確定備用電源容量，確定無(wú)功功率補(bǔ)償容量的依據(jù)。 3、計(jì)算電流：是計(jì)算負(fù)荷下在額定電壓下的電流。是選擇變壓器、選擇電氣元件、確定電纜、導(dǎo)線、計(jì)算電壓偏差、功率損耗的依據(jù)。 4、尖峰電流：是負(fù)荷起動(dòng)時(shí)的最大電流。是計(jì)算電壓降、電壓波動(dòng)、選擇電纜、導(dǎo)線、選擇電氣元件及保護(hù)元件的依據(jù)。,9,二、設(shè)備容量的計(jì)算：,1、單臺(tái)設(shè)備的容量為設(shè)備名牌上的額定容量和額定功率。 2、多臺(tái)設(shè)備的容量為總設(shè)備容量之和，再乘以需要系數(shù)。 3、季節(jié)性負(fù)荷，如：空調(diào)制冷設(shè)備和采暖設(shè)備，取其大者計(jì)入總設(shè)備容量。 4、成組用電設(shè)備的設(shè)備容量計(jì)算時(shí)，不包括備用設(shè)備。 5、消防設(shè)備遇火災(zāi)時(shí)，必須切除的設(shè)備取其大者，計(jì)入總設(shè)備容量。,6、照明設(shè)備的設(shè)備容量，必須將燈泡的功率加上燈具的功率。如：熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、高壓汞燈，均將燈泡的額定功率加上鎮(zhèn)流鎮(zhèn)流器的損耗功率。如：低壓鈉燈、低壓鹵鎢燈、均需要將燈泡的額定功率再加上燈具上的變壓器的功耗。 熒光燈40W，通常一盞熒光燈的容量（設(shè)備容量），要按50W計(jì)算，其中10W為鎮(zhèn)流器的損耗升率。 7、住宅的設(shè)備容量，采用每戶的用電指標(biāo)法，取其之和。,例1：如果某住宅小區(qū)有1600個(gè)住戶，每戶按4kW/ 戶，求總設(shè)備容量？ 按設(shè)備容量為： 4kW/戶1600戶=6400kW,10,三、計(jì)算容量的計(jì)算階段：,方案設(shè)計(jì)階段 施工圖設(shè)計(jì)階段,1、方案設(shè)計(jì)階段：方案設(shè)計(jì)階段確定計(jì)算容量時(shí)，采用單位指標(biāo)法 計(jì)算，并根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果，確定本工程所需電力變壓器的臺(tái)數(shù)和每臺(tái)的容量。,注：1）當(dāng)空調(diào)冷水機(jī)組采用直燃機(jī)時(shí)，用電指標(biāo)一般比電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)的用電指標(biāo)降低2535VA/。 表中所列的用電指標(biāo)為上限值，是按空調(diào)采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)的數(shù)值。 2）表中的用電指標(biāo)為W/，考慮功率因數(shù)和變壓器負(fù)荷率，折合成變壓器容量VA/，乘以系數(shù)1.5。,11,1）計(jì)算容量（計(jì)算負(fù)荷或稱有功功率）： 公式： 式中： -計(jì)算容量（kW） -需要系數(shù)（查表2.5.2-2） -設(shè)備容量 2）視在容量（視在功率） 公式： （KVA） 3）無(wú)功負(fù)荷（無(wú)功功率） 公式 公式 注：以上均為三相負(fù)荷的計(jì)算公式和方法。,2、施工圖設(shè)計(jì)階段采用需要系數(shù)法：,計(jì)算容量用需要系數(shù)法。,12,設(shè)備容量：Pe總=50W/20000=1000,000W=1000kW 計(jì)算容量： 視在功率： 變壓器的利用率一般在65-75%，為最佳利用率。 所以，變壓器容量： 根據(jù)計(jì)算，選用兩臺(tái)的變壓器，即：630KVA2=1260KVA；而在工程實(shí)踐中，一般選用兩臺(tái)800KVA的變壓器更為合理， 即： 800KVA2=1600 KVA,例2：某公寓樓20000，用電指標(biāo)為：30-50W/，取上限值為50W/，為高檔公寓。,13,4）單相負(fù)荷的計(jì)算： 對(duì)于單相負(fù)荷應(yīng)均衡地分配到三相上。 當(dāng)無(wú)法使三相平衡時(shí)，且最大一相和最小一相負(fù)荷之差小于三相總負(fù)荷10%時(shí)，應(yīng)取最大一相負(fù)荷的三倍作為等效三相負(fù)荷計(jì)算，否則按三相對(duì)稱負(fù)荷計(jì)算。,例3：某工程，三相設(shè)備的負(fù)荷為300kW，單相設(shè)備的負(fù)荷分別為： A相 10kW；B相 20kW； C相 40kW。 公式 =40-10=30kW 30kW/300kW=10% Pe總=40kW3300kW=420kW 例4：某工程，三相設(shè)備的負(fù)荷為300kW，單相設(shè)備的負(fù)荷分別為： A相 10kW；B相 20kW； C相 10kW。 公式 =40-10=30kW 10kW/300kW=3.33%10% 這時(shí)按三相對(duì)稱負(fù)荷計(jì)算： Pe總=300kWPAPBPC =300102010=340kW,14,注：1、同類設(shè)備的計(jì)算容量，將設(shè)設(shè)備的算數(shù)和乘以需用系數(shù)。 2、不同類型設(shè)備的視在功率，應(yīng)該為不同類型設(shè)備有功負(fù)荷之和的平方和無(wú)功負(fù)荷之和的平方相加后，求其平方根。 3、一般動(dòng)力設(shè)備為3臺(tái)或以下時(shí)，需用系數(shù)取值為： Kx =1,例5：某工程：景觀噴水池，有3臺(tái)水泵，其中兩臺(tái)額定容量為2.2kW，另一臺(tái)額定容量為5.5kW，該工程的動(dòng)力設(shè)備的設(shè)備容量（裝機(jī)容量）：,=22.2kW15.5kW=9.9kW,將取 Kx =1,該工程的計(jì)算容量為：,15,4、照明負(fù)荷需用系數(shù)的大小與等的控制方式和開(kāi)啟率有關(guān)。 大面積集中控制的燈比相同建筑面積的多個(gè)小房間分散控制開(kāi)關(guān)的燈，需用系數(shù)大。電源插座容量的比例大時(shí)，需用系數(shù)的選擇可以偏小些。,例6：某單體建筑內(nèi)，有二個(gè)會(huì)議廳，各500；有二個(gè)會(huì)議廳，各1000；有一個(gè)會(huì)議廳，1500；另有4500多個(gè)小房間組成的辦公室。 該工程設(shè)計(jì)，應(yīng)將4500會(huì)議廳照明的需用系數(shù)取值為Kx =0.9。將4500多個(gè)小房間的辦公區(qū)的需用系數(shù)取值為：Kx =0.85(見(jiàn)表)。,16,5、北京地區(qū)的住宅，在方案設(shè)計(jì)階段，根據(jù)不同的戶型，可按4-8kW/戶估算用電容量（設(shè)備容量）。,例7：一住宅小區(qū)8幢高層住宅樓，每個(gè)樓224戶。在方案設(shè)計(jì)階段，如何確定本工程選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)？ 解：本工程總裝機(jī)容量： Pe總=4kW/戶8224戶=7168kW 本工程總計(jì)算容量： 本工程視在容量： cos取值：cos=0.85 設(shè)：變壓器的利用率為：0.75時(shí)， 變壓器容量= 根據(jù)上述計(jì)算，該工程要投入6臺(tái)1000KVA變壓器運(yùn)行。,17,四、計(jì)算電流,1、在工程中380/220V三相平衡負(fù)荷的計(jì)算電流：,2、在工程中220V單相負(fù)荷的計(jì)算電流：,3、在工程中電力變壓器低壓側(cè)的額定電流：,-三相設(shè)備的額定電壓，,。,式中：,-相電壓220V，,式中：,-變壓器的額定容量KVA,這是具體看工程中采用： 800KVA變壓器的額定容量 或630KVA變壓器的額定容量 或500KVA變壓器的額定容量,-變壓器低壓側(cè)的額定電壓,對(duì)于10KV/0.4KV的變電站，,均為0.4KV。,式中：,18,五、尖峰電流：,1、單臺(tái)電動(dòng)機(jī) 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的尖峰電流是電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流?；\型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流一般是其額定電流的5-7倍。 2、多臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電回路的尖峰電流是最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流與其與電動(dòng)機(jī)的計(jì)算電流之和。 3、自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)組的尖峰電流是所有參與自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流之和。,例8： （1）單臺(tái)電動(dòng)機(jī)（鼠籠型）： 式中： -尖峰電流 -啟動(dòng)電流 -額定電流,（2）：?jiǎn)闻_(tái)繞式電動(dòng)機(jī)：,如果,19,例9：某系統(tǒng)，使用2臺(tái)10kW電動(dòng)機(jī)；2臺(tái)5kW電動(dòng)機(jī),多臺(tái)電動(dòng)機(jī)：公式為,20,例10： 某旅游賓館變電站的負(fù)荷情況如下列設(shè)備清單所示，用需要系數(shù)法計(jì)算變電站總負(fù)荷：有功功率、無(wú)功功率、視在功率和計(jì)算電流。,設(shè)備清單： 大堂、走道、餐廳、多功能廳等處照明設(shè)備容量： 150kV（帶電容補(bǔ)償，cos=0.9）熒光燈；180kV白熾燈 客房照明設(shè)備容量：70kV白熾燈 冷水機(jī)組容量：120kW4臺(tái) 冷凍水泵容量：30kW5臺(tái) 冷卻水泵容量：22kW5臺(tái) 冷卻塔容量：7.5W4臺(tái) 送、排風(fēng)機(jī)容量：11kW5臺(tái)；22kW3臺(tái)；17.5kW2臺(tái) 電梯容量：30kW3臺(tái) 廚房設(shè)備容量：15kW2臺(tái)；5kW5臺(tái)；2.2 kW6臺(tái) 洗衣設(shè)備容量：30kW2臺(tái)；6kW3臺(tái)；4kW4臺(tái),21,解：由附件可查出上述設(shè)備的需要系數(shù)和功率因數(shù)，計(jì)算出每一組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，在考慮不同性質(zhì)負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)，最后計(jì)算出總的計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算過(guò)程及結(jié)果列于下表中。,表3-2負(fù)荷計(jì)算的計(jì)算表,22,（續(xù)）,23,表3-7 規(guī)劃用電指標(biāo)推薦值（重慶地區(qū)）,24,例11： 某12 層 住 宅 樓， 每 層 六 戶， 每 戶 均 為4 室 戶。 對(duì) 住 戶 單 回 路 干 線 式 供 電 ， 如 圖 所 示。 求A 電 和B 點(diǎn) 的 計(jì) 算 負(fù) 荷 。,解： A點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷：,B點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷：,25,表2.4.5 無(wú)功功率補(bǔ)償率（Kvar/kW）,26,表2.5.2-1 各類建筑物的用電指標(biāo),27,需用系數(shù)及功率因數(shù)表,表2.5.2-2,28,第三節(jié) 功率因數(shù)計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償,在供配電系統(tǒng)中：提高系統(tǒng)中設(shè)備的有效利用率，就必須降低無(wú)功功率，即提高功率因數(shù)。,一、功率因數(shù)低對(duì)供配電系統(tǒng)的影響：,功率因數(shù)低（cos?。┦菬o(wú)功功率大的表現(xiàn)。 無(wú)功功率大對(duì)供配電系統(tǒng)的影響： 1、無(wú)功功率大，使變配電設(shè)備容量增加。 有功功率： （公式） 分析：當(dāng)有功功率P一定-電壓值U一定-如果功率因數(shù) cos小-則電流I就大-電器的設(shè)備容量就加大-成本增大。 2、無(wú)功功率大，使供配電系統(tǒng)的損耗增加。 3、無(wú)功功率大，使電壓損失增加。 4、無(wú)功功率大，使發(fā)電機(jī)效率降低。,29,二、提高功率因數(shù)的措施：,1、提高自然功率因數(shù)： （1）正確選擇變壓器容量。 （2）正確選擇變壓器臺(tái)數(shù)，可以切除季節(jié)性負(fù)荷用的變壓器。 （3）減少供電線路感抗。 （4）有條件時(shí)盡量采用同步電動(dòng)機(jī)。,2、采用人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)。 也就是采用電力電容器補(bǔ)償、提高功率因數(shù)。 （1）一般采用在變壓所的低壓側(cè)集中補(bǔ)償（低壓電容器補(bǔ)償柜）。 （2）當(dāng)設(shè)備的無(wú)功功率大于100Kvar時(shí)，可在設(shè)備附近就地補(bǔ)償。就地補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償裝置與設(shè)備同時(shí)通斷電（吊車(chē)、電梯設(shè)備除外）。 （3）低壓側(cè)集中補(bǔ)償時(shí)，采用自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容器裝置。 （4）電容器柜組，采用自動(dòng)循環(huán)投切的方式。 （5）低壓電力電容器裝置的電器元件及導(dǎo)線（如：斷路器、導(dǎo)線、電纜）長(zhǎng)期允許電流值，要大于電容器額定值得1.5倍。,30,應(yīng)滿足當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)的要求，當(dāng)無(wú)明確要求時(shí)，應(yīng)滿足如下值： 1、高壓10kV的用戶的功率因數(shù)為0.9以上。 2、低壓380V的用戶的功率因數(shù)為0.85以上。,三、功率因數(shù)要求值：,1、在供電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償容量可按變壓器的15%25% 估算。 2、在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行實(shí)際的無(wú)功功率計(jì)算。 3、也可用對(duì)應(yīng)表，查表后，再計(jì)算。,四、無(wú)功功率的補(bǔ)償容量,公式：,-無(wú)功功率補(bǔ)償率。及每千瓦有功負(fù)荷所需要的無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娙萑萘?，單位：Kvar/ kW -有功功率，單位：kW -無(wú)功功率補(bǔ)償量，單位：Kvar,31,1、瞬時(shí)功率因數(shù)計(jì)算公式： 式中：P-有功功率瞬時(shí)值，單位：kW u-線電壓瞬時(shí)值，單位：kV i-線電流瞬時(shí)值，單位：A 瞬時(shí)功率因數(shù)值，也可以是儀表（功率因數(shù)表）得到。 2、平均功率因數(shù)計(jì)算公式： 式中： -平均有功功率 -平均無(wú)功功率 平均功率因數(shù)值，可以是通過(guò)一段時(shí)間內(nèi)的有功和無(wú)功電度表的讀數(shù)，用公式計(jì)算得到。,五、功率因數(shù)的計(jì)算,32,六、無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)娜萘坑?jì)算：,計(jì)算無(wú)功功率，就是為了計(jì)算裝設(shè)多少電容器。 無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)娜萘坑?jì)算公式：,式中： -電容器補(bǔ)償容量，單位：Kvar - -補(bǔ)償前的有功功率，單位：kW -補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值，查表。 -補(bǔ)償后功率因數(shù)角的正切值，查表。 q -無(wú)功功率補(bǔ)償率（Kvar/kW） 見(jiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償率q對(duì)應(yīng)表。,用公式可求出 和 值：,33,七、電容器為何能提高系統(tǒng)的功率因數(shù)？,電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載消耗的功率有：有功功率和無(wú)功功率。 有功功率為實(shí)際做的功。 無(wú)功功率為建立交變磁場(chǎng)做的功。 電容器是以充放電形式工作的。在一個(gè)波形周期內(nèi)，上半周是充電功率，叫容性無(wú)功功率；下半周是放電功率，叫威性無(wú)功功率。 充電功率的電流超前電壓90。 放電功率的電流超前電壓90。 兩者大小相等，方向相反，相互抵消。 實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)償?shù)淖饔茫岣吡斯β室颉?減輕了電源輸變電設(shè)備的負(fù)擔(dān)，降低了功率損耗，節(jié)約了能源。,